JP2012193315A - 紫外線硬化型インク及び紫外線硬化型インクの記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重合性化合物と、ポリエーテル変性シリコーンと、光重合開始剤と、を含む紫外線硬化型インク組成物であって、前記重合性化合物が、下記一般式(I):
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表されるモノマーAを含有する紫外線硬化型インク、及び紫外線硬化型インクの記録方法である。
【選択図】なし
Description
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
CH2=CR4−COOR5−O−R6・・・(II)
(式中、R4は水素原子又はメチル基であり、R5は炭素数1〜5の2価の有機残基であり、R6はフェニル基であって、当該フェニル基の水素の1個以上が独立してアルキル基又はアルコキシ基によって置換されていてもよい。)
[1]
紫外線硬化型インクであって、下記一般式(I):
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表されるモノマーAと、該インクの総質量に対して5質量%以上50質量%以下の、下記一般式(II):
CH2=CR4−COOR5−O−R6 ・・・(II)
(式中、R4は水素原子又はメチル基であり、R5は炭素数1〜5の2価の有機残基であり、R6はフェニル基であって、該フェニル基の水素の1個以上が独立してアルキル基又はアルコキシ基によって置換されていてもよい。)
で表される化合物と、HLB値が5〜12の範囲であるポリエーテル変性シリコーンと、光重合開始剤と、を含有する、紫外線硬化型インク。
[2]
前記モノマーAの含有量が、該インクの総質量に対して5質量%以上70質量%以下である、[1]に記載の紫外線硬化型インク。
[3]
前記モノマーAがアクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルである、[1]又は[2]に記載の紫外線硬化型インク。
[4]
前記ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、該インクの総質量に対して0.05質量%以上5質量%以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載の紫外線硬化型インク。
[5]
前記ポリエーテル変性シリコーンは、シリコーンの片末端又は両末端にポリエーテル基が導入されたものである、[1]〜[4]のいずれかに記載の紫外線硬化型インク。
[6]
前記光重合開始剤は、該インクの総質量に対して8質量%以上のアシルフォスフィンオキサイド系化合物を含有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の紫外線硬化型インク。
[7]
紫外線硬化型インクの記録方法であって、下記一般式(I):
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表されるモノマーAと、該インクの総質量に対して5質量%以上50質量%以下の、下記一般式(II):
CH2=CR4−COOR5−O−R6 ・・・(II)
(式中、R4は水素原子又はメチル基であり、R5は炭素数1〜5の2価の有機残基であり、R6はフェニル基であって、該フェニル基の水素の1個以上が独立してアルキル基又はアルコキシ基によって置換されていてもよい。)
で表される化合物と、HLB値が5〜12の範囲であるポリエーテル変性シリコーンと、光重合開始剤と、を含有する紫外線硬化型インクを、被記録媒体に塗布し、塗布した前記紫外線硬化型インクに対して紫外線の照射により前記紫外線硬化型インクを硬化させて、前記被記録媒体上に膜厚5μm以下の硬化膜を形成することを含む、紫外線硬化型インクの記録方法。
「ベタパターン画像」とは、記録解像度で規定される最小記録単位領域である画素の全ての画素に対してドットを記録した画像を意味する。
本発明の一実施形態に係る紫外線硬化型インクの記録方法は、以下に示すような記録装置を用いて実施することができる。図1は、本実施形態で使用する記録装置の一例であるラインプリンターの構成を示すブロック図である。図2は、図1のラインプリンターの一態様における記録領域周辺の概略図である。
図1に示すように、本実施形態におけるプリンター1は、外部装置であるコンピューター110と通信可能に接続されている。
なお、本明細書における「被記録媒体上」とは、被記録媒体の表面上、及び、当該表面の上方に位置することを意味する。
外部装置であるコンピューター110から印刷データを受信したプリンター1は、コントローラー60によって各ユニット(各部)、即ち搬送ユニット20、ヘッドユニット30、及び照射ユニット40を制御して、印刷データに従い、被記録媒体S上に画像を形成する。コントローラー60は、コンピューター110から受信した印刷データに基づいて、各部を制御し、被記録媒体上に画像を形成する。プリンター1内の状況は検出器群50によって監視されており、検出器群50は、検出結果をコントローラー60に出力する。コントローラー60は、検出器群50から出力された検出結果に基づいて、各部を制御する。
なお、コントローラー60を構成する各部の動作については、上述のとおりである。
そして、コンピューター110は、プリンター1に画像を形成させるため、当該画像に応じた印刷データをプリンター1に出力する。
上記のラインプリンターは、被記録媒体に対してヘッドを所定の方向に一度走査(シングルパス)するだけで画像が形成されるシングルパスプリンターである。被記録媒体が所定の搬送方向に搬送される場合、相対的に、その搬送方向の逆方向にヘッドが走査される。換言すれば、ラインプリンターにおいては、記録の際にヘッドの下方を被記録媒体が一度しか通過しない。これは、一般にシングルパスプリントと称される。
なお、上記プリンター1(インクジェット記録装置)として、上記のラインプリンターの他にシリアルプリンターを用いてもよい。これらはプリンターの方式が異なる。簡潔にいえば、ラインプリンターは、ヘッドが移動せずに固定されて印刷が行われるものである。一方、シリアルプリンターは、ヘッドが被記録媒体の搬送方向と直交した方向に往復移動(シャトル移動)しながら印刷が行われるものである。
ヘッドユニット30は、図2に示すようなカラーインクヘッドCOLORの代わりに又はこれに加えて、紫外線硬化型クリアインク(以下、単に「クリアインク」ともいう。)を吐出するためのクリアインクヘッドを有してもよい。ヘッドユニット30が、カラーインクヘッドCOLORに加えてクリアインクヘッドを有する場合、クリアインクがカラーインクに対し上塗りされるようにするため、クリアインクヘッドはカラーインクヘッドCOLORの搬送方向下流側に設けるとよい。この場合、被記録媒体に対し、先に吐出したカラーインクと後に吐出するクリアインクとの間でブリーディングする(滲む)ことを防止するため、カラーインクヘッドCOLOR及びクリアインクヘッドの間に仮硬化(ピニング)用光源をさらに設けてもよい。すなわち、搬送方向上流側から、カラーインクヘッドCOLOR(ヘッドユニット30の一部)、仮硬化用光照射部(照射ユニット40の一部)、クリアインクヘッド(ヘッドユニット30の一部)、及び光照射部42(照射ユニット40の一部)が設けられることとなる。
本発明の一実施形態に係る紫外線硬化型インクの記録方法は、特定の紫外線硬化型インクを、被記録媒体Sに対して、膜厚5μm以下の条件で、膜を形成することを含むものである。
吐出工程において、カラーインクヘッドCOLOR(図2)及びクリアインクヘッドのうち少なくともいずれかから、被記録媒体S(図2)上に紫外線硬化型インクが吐出され、紫外線硬化型インクが被記録媒体Sに付着する。
次に、上記硬化工程においては、被記録媒体S(図2)上に吐出され付着した紫外線硬化型インクが、光照射部42(図2)からの紫外線(光)の照射によって硬化する。これは、紫外線硬化型インクに含まれる光重合開始剤が紫外線の照射により分解して、ラジカル、酸、及び塩基などの開始種を発生し、重合性化合物の重合反応が、その開始種の機能によって促進されるためである。あるいは、紫外線(光)の照射によって、重合性化合物の重合反応が開始するためである。このとき、紫外線硬化型インクにおいて光重合開始剤と共に増感色素が存在すると、系中の増感色素が活性放射線を吸収して励起状態となり、光重合開始剤と接触することによって光重合開始剤の分解を促進させ、より高感度の硬化反応を達成させることができる。
その一方で、現在環境保護の観点から水銀フリー化が強く望まれており、GaN系半導体紫外発光デバイスへの置き換えは産業的、環境的にも非常に有用である。さらに、紫外線発光ダイオード(UV−LED)及び紫外線レーザーダイオード(UV−LD)は小型、高寿命、高効率、低コストであり、紫外線硬化用光源として好ましい。また、上記のLED及びLDは、入力電流の大きさを制御することによって、照射エネルギーを容易に変更することができる。これらの中でも、UV−LEDがより好ましい。
次に、本実施形態における紫外線硬化型インクに含まれるか、又は所望により含まれ得る添加剤(成分)を説明する。
上記紫外線硬化型インクに含まれる重合性化合物は、後述する光重合開始剤の作用により紫外線照射時に重合し、印刷されたインクを硬化させることができる。
上記紫外線硬化型インクは、下記一般式(I)で表される化合物(以下、「モノマーA」という。)を含む。
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
紫外線硬化型インクがモノマーAを含有することによる効果として、以下の点を挙げることができる。第一に、紫外線硬化型インクの被記録媒体への親和性に優れるため、少ない打ち込み量であっても充填性を良好なものとすることができるとともにインク塗膜を薄膜化することができる。第二に、一般的に、インク塗膜が薄膜になると酸素阻害の影響を受けて硬化しにくくなるが、モノマーAは酸素阻害の影響を受け難いため、薄膜硬化性に優れる。
上記紫外線硬化型インクは、上記のモノマーAに加えて、下記一般式(II)で表される化合物(以下、「モノマーB」とも言う。)を含む。
CH2=CR4−COOR5−O−R6・・・(II)
(式中、R4は水素原子又はメチル基であり、R5は炭素数1〜5の2価の有機残基であり、R6はフェニル基であって、フェニル基の水素の1個以上が独立してアルキル基又はアルコキシ基によって置換されていてもよい。)
上記の一般式(II)において、R5で表される炭素数1〜5の2価の有機残基としては、炭素数1〜5の直鎖状、分枝状又は環状の置換されていてもよいアルキレン基、構造中にエーテル結合及び/又はエステル結合による酸素原子を有する置換されていてもよい炭素数1〜5のアルキレン基が好適である。これらの中でも、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基、及びブチレン基などの炭素数1〜5のアルキレン基、オキシエチレン基、オキシn−プロピレン基、オキシイソプロピレン基、及びオキシブチレン基などの構造中にエーテル結合による酸素原子を有する炭素数1〜5のアルキレン基が好適に用いられる。
上記の一般式(II)において、R6はフェニル基であって、当該フェニル基の水素の1個以上が独立してアルキル基又はアルコキシ基によって置換されていてもよい。置換されている場合、アルキル基又はアルコキシ基は、炭素数1〜9のアルキル基又はアルコキシ基が好適に用いられる。
上記の有機残基が置換されていてもよい基である場合、その置換基は、炭素原子を含む基及び炭素原子を含まない基に分けられる。まず、上記置換基が炭素原子を含む基である場合、当該炭素原子は有機残基の炭素数にカウントされる。炭素原子を含む基として、以下に限定されないが、例えばカルボキシル基、アルコキシ基等が挙げられる。次に、炭素原子を含まない基として、以下に限定されないが、例えば水酸基、ハロ基が挙げられる。
モノマーBの具体例としては、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、フェノキシエチル(メタ)アクリレートが、添加剤の溶解性、硬化性に特に優れており、特に、フェノキシエチルアクリレートが優れている。
紫外線硬化型インクの総質量(100質量%)に対するモノマーBの含有量は、5〜50質量%であり、好ましくは10〜50質量%であり、より好ましくは10〜40質量%である。含有量が上記範囲内であると、添加剤の溶解性、吐出安定性、及び硬化性に優れる。
また、上記モノマーA及びモノマーB以外に、従来公知の、単官能、2官能、及び3官能以上の多官能といった種々のモノマー及びオリゴマーも使用可能である(以下、「その他の重合性化合物」という。)。上記モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸及びマレイン酸等の不飽和カルボン酸やそれらの塩又はエステル、ウレタン、アミド及びその無水物、アクリロニトリル、スチレン、種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、並びに不飽和ウレタンが挙げられる。また、上記オリゴマーとしては、例えば、直鎖アクリルオリゴマー等の上記のモノマーから形成されるオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、オキセタン(メタ)アクリレート、脂肪族ウレタン(メタ)アクリレート、芳香族ウレタン(メタ)アクリレート及びポリエステル(メタ)アクリレートが挙げられる。
上記紫外線硬化型インクは、光重合開始剤を含む。この光重合開始剤は、紫外線の照射による光重合によって、被記録媒体の表面に存在するインクを硬化させて印字などの画像を形成するために用いられる。また、光源として紫外線(UV)を用いることにより、安全性に優れ、且つ光源ランプのコストを抑えることができる。光(紫外線)のエネルギーによって、ラジカルやカチオンなどの活性種を生成し、上記重合性化合物の重合を開始させるものであれば、制限はないが、光ラジカル重合開始剤や光カチオン重合開始剤を使用することができ、中でも光ラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。
上記の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、芳香族ケトン類、アシルフォスフィンオキサイド化合物、芳香族オニウム塩化合物、有機過酸化物、チオ化合物(チオキサントン化合物、チオフェニル基含有化合物など)、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、ケトオキシムエステル化合物、ボレート化合物、アジニウム化合物、メタロセン化合物、活性エステル化合物、炭素ハロゲン結合を有する化合物、及びアルキルアミン化合物が挙げられる。これらの中でも、アシルフォスフィンオキサイド化合物及びチオキサントン化合物が好ましく、特に、アシルフォスフィンオキサイド化合物が好ましい。
上記光重合開始剤は、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤(以下、単に「アシルフォスフィンオキサイド」ともいう。)を含有することが好ましい。これにより、インクの硬化性に一層優れたものとなる。
なお、上記のビスアシルフォスフィンオキサイドとして、特に限定されないが、例えば、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイドが挙げられる。これらの中でも、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイドであることが好ましい。
上記光重合開始剤は、チオキサントン系光重合開始剤(以下、単に「チオキサントン」ともいう。)を含んでもよい。これにより、インクの硬化性に一層優れたものとなる。
上記紫外線硬化型インクは、蛍光増白剤(増感剤)をさらに含んでもよい。紫外線硬化型インクが蛍光増白剤を含むと、硬化性が一層優れたものになる。蛍光増白剤は、特に限定されないが、ナフタレンベンゾキサゾール誘導体、チオフェンベンゾキサゾール誘導体、スチルベンベンゾキサゾール誘導体、クマリン誘導体、スチレンビフェニル誘導体、ピラゾロン誘導体、スチルベン誘導体、ベンゼン及びビフェニルのスチリル誘導体、ビス(ベンザゾール−2−イル)誘導体、カルボスチリル、ナフタルイミド、ジベンゾチオフェン−5,5’−ジオキサイドの誘導体、ピレン誘導体、及びピリドトリアゾールが挙げられる。
蛍光増白剤の具体例として、Hostalux KCB,KVC,KS,KS−N,KS−C,KSB,KSB−2,KCU,KM−N,NSM,SNR,NR,N2R−200、Leukopur EGM(以上、Clariant GmbH製)、UVITEX OB,OB−C,OB−P(以上、BASF社製)、Kayalight B,OS,OSN(以上、日本化薬社製)、Hakkol P,OB(以上、昭和化学工業社製)、Whitefluor B,PSN,HCS,PHR,PCS(以上、住化カラー社製)、NIKKAFLUOR RP,2R,SB,KB,EFS,OB、SC 200,MC(以上、日本化学工業所製)が挙げられる。
蛍光増白剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、蛍光増白剤は、インクの総質量(100質量%)に対し、0.10〜0.75質量%含まれることが好ましく、0.25〜0.50質量%含まれることがより好ましい。含有量が上記範囲内であると、インクへの溶解性が良好となる。
上記紫外線硬化型インクは、色材をさらに含んでもよい。色材は、顔料及び染料のうち少なくとも一方を用いることができる。
上記色材として顔料を用いることにより、紫外線硬化型インクの耐光性を向上させることができる。顔料は、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
上記色材として染料を用いることができる。染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能である。前記染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142、C.I.アシッドレッド 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
上記紫外線硬化型インクが顔料を含む場合、顔料分散性をより良好なものとするため、分散剤をさらに含んでもよい。分散剤として、特に限定されないが、例えば、高分子分散剤などの顔料分散液を調製するのに慣用されている分散剤が挙げられる。その具体例として、ポリオキシアルキレンポリアルキレンポリアミン、ビニル系ポリマー及びコポリマー、アクリル系ポリマー及びコポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、アミン系ポリマー、含珪素ポリマー、含硫黄ポリマー、含フッ素ポリマー、及びエポキシ樹脂のうち一種以上を主成分とするものが挙げられる。
高分子分散剤の市販品として、味の素ファインテクノ社製のアジスパーシリーズ(商品名)、ルーブリゾール社(Lubrizol Corporation)から入手可能なソルスパーズシリーズ(Solsperse 36000等、商品名)、BYKChemie社製のディスパービックシリーズ(商品名)、楠本化成社製のディスパロンシリーズ(商品名)が挙げられる。
上記紫外線硬化型インクは、レベリング剤として、ポリエーテル変性シリコーン(ポリエーテル変性シリコーンオイル)を含有する。ポリエーテル変性シリコーンオイルを含有することで、充填性がさらに向上する。ポリエーテル変性シリコーンは、HLBが5〜12の範囲であるポリエーテル変性シリコーンオイルが好ましい。
HLBが5〜12の範囲であるポリエーテル変性シリコーンオイルとモノマーAとを組み合わせて使用することにより、特に、非吸収性被記録媒体に対するインクの濡れ性を良好なものとし、インクのハジキを防止することができる。また、インクを重ね塗りした際の滲みも防止することができる。
ここで、HLBとは、Hydrophile−lipophile balance(親水親油バランス)の略称であり、界面活性剤の分子内における親水基と親油基のつり合いを示す指標である。上記HLBは、グリフィン法より算出された値とする。
ポリエーテル変性シリコーンオイルのHLBは、上記のとおり5〜12の範囲が好ましく、より好ましくは5〜10の範囲、さらに好ましくは5〜8の範囲である。上記範囲内であると、インクへの溶解性及び濡れ性に優れる。
ポリエーテル変性シリコーンオイルとは、シリコーンオイルの側鎖及び末端のうち少なくともいずれかにポリエーテル基を導入したものである。前記末端は、片末端及び両末端を共に含む。このうち、シリコーンオイルの両末端にポリエーテル基が導入されるパターンとして、例えば、変性シリコーンオイルがABA型ポリマーの場合に両末端の「A」としてそれぞれポリエーテル基が導入されるパターン、並びに変性シリコーンオイルが(AB)n型ポリマーの場合に両端及び繰り返し構造中の「A」としてそれぞれポリエーテル基が導入されるパターンが挙げられる。
また、シリコーンオイルは、シロキサン結合からなる直鎖状ポリマーによって構成される。シロキサン結合からなる直鎖状ポリマーとしては、側鎖の全てと両末端又は片末端とがメチル基であるもの、側鎖の一部がフェニル基であるもの、及び側鎖の一部が水素原子であるものが挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーンオイルとしては、側鎖にポリエーテル基を導入したポリエーテル変性シリコーンオイル(以下、「側鎖ポリエーテル変性シリコーンオイル」ともいう。)、片末端にポリエーテル基を導入したポリエーテル変性シリコーンオイル(以下、「片末端ポリエーテル変性シリコーンオイル」ともいう。)、両末端にポリエーテル基を導入したポリエーテル変性シリコーンオイル(以下、「両末端ポリエーテル変性シリコーンオイル」ともいう。)が挙げられる。なお、側鎖及び片末端にポリエーテル基を導入したポリエーテル変性シリコーンオイル、並びに側鎖及び両末端にポリエーテル基を導入したポリエーテル変性シリコーンオイルは、側鎖ポリエーテル変性シリコーンオイルに含むものとする。
これらの中でも、被記録媒体への濡れ性が優れるため、片末端ポリエーテル変性シリコーンオイル又は両末端ポリエーテル変性シリコーンオイルが好ましい。
片末端ポリエーテル変性シリコーンオイル(片末端変性タイプ)の市販品としては、FZ−2191(HLB5)、FZ−2166(HLB5)、FZ−2154(HLB6)、FZ−2120(HLB6)、L−720(HLB7)、SH 8700(HLB7)、L−7002(HLB7)、L−7001(HLB7)、SF 8410(HLB7)、FZ−2123(HLB8)、SH 8400(HLB8)、FZ−2164(HLB8)、FZ−77(HLB10)、FZ−2105(HLB11)(以上、東レダウコーニング社(Dow Corning Toray Co., Ltd.)製商品名)、SILWET L−720(HLB9〜12)(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン(Momentive Performance Materials Japan)社製商品名)が挙げられる。
両末端ポリエーテル変性シリコーンオイル(両末端変性タイプ)の市販品としては、FZ−2208(HLB7)(東レダウコーニング社製商品名、(AB)n型ポリマー)、SILWET L−8500(HLB5〜8)、SILWET L−8610(HLB5〜8)、SILWET L−8620(HLB5〜8)(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製商品名、ABA型ポリマー)、BYK−UV3500(HLB11)(ビックケミー・ジャパン(BYK-Chemie)社製商品名、アクリロイル基変性、ABA型ポリマー)が挙げられる。
側鎖ポリエーテル変性シリコーンオイル(側鎖変性タイプ)の市販品としては、SILWET L−77(HLB5〜8)、SILWET L−7280(HLB5〜8)、SILWET L−7608(HLB5〜8)、SILWET L−7001(HLB9〜12)、SILWET L−7002(HLB9〜12)、SILWET L−7087(HLB9〜12)、SILWET L−7210(HLB5〜8)、SILWET L−7220(HLB5〜8)、SILWET L−7230(HLB9〜12)、SILWET L−(HLB)、SILWET L−7500(HLB5〜8)、SILWET L−7510(HLB5〜8)、SILWET L−7602(HLB5〜8)、SILWET L−7622(HLB5〜8)、SILWET L−7650(HLB5〜8)(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製商品名)、BYK−UV3510(ビックケミー・ジャパン社製商品名)が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーンオイルの市販品としては、他に、BYK−300、BYK−306、BYK−307、BYK−310、BYK−330、BYK−331、BYK−333、BYK−377(以上、ビックケミー・ジャパン社製商品名)等を用いてもよい。
また、ポリエーテル変性シリコーンオイルを塗膜中に固定できるため、ポリエーテル変性シリコーンオイルは、アクリロイル基(アクリル基)を有するものであると好ましく、ポリエーテル変性アクリル基を有するものであるとより好ましい。このようなポリエーテル変性シリコーンオイルの市販品として、BYK−UV3500(ビックケミー・ジャパン社製)が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーンオイルは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリエーテル変性シリコーンオイルの含有量は、インク組成物の総質量(100質量%)に対し、好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは0.3〜2.5質量%、さらに好ましくは0.3〜1質量%である。含有量が上記範囲内であると、紫外線硬化型インクの表面張力が低下し、非吸収性被記録媒体へ対する優れた濡れ性が維持でき、かつ、インクの密着性にも優れる。
上記紫外線硬化型インクは、紫外線硬化型インクの保存安定性を良好なものとするため、重合禁止剤をさらに含んでもよい。重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、IRGASTAB UV10及びUV22(BASF社製商品名)、ハイドロキノンモノメチルエーテル(MEHQ)、P−メトキシフェノール(MEPH)(以上、関東化学社(KANTO CHEMICAL CO., INC)製商品名)などを用いることができる。
上記紫外線硬化型インクは、上記に挙げた添加剤以外の添加剤(成分)を含んでもよい。このような成分としては、特に制限されないが、例えば従来公知の、重合促進剤、浸透促進剤、及び湿潤剤(保湿剤)、並びにその他の添加剤があり得る。上記のその他の添加剤として、例えば従来公知の、定着剤、防黴剤、防腐剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、キレート剤、pH調整剤、及び増粘剤が挙げられる。
上記紫外線硬化型インクは、20℃での粘度が30mPa・s以下であることが好ましく、20mPa・s以下であることがより好ましい。粘度が上記範囲内であると、吐出安定性に優れる。なお、本明細書における粘度は、DKSHジャパン社(DKSH Japan K.K.)製のレオメーターMCR300を用いて測定した値である。
被記録媒体Sとは、本実施形態における紫外線硬化型インクが、上述の記録方法を利用して吐出される対象物のことをいう。この被記録媒体Sとしては、特に限定はされないが、紫外線硬化型インクの接触角が30°以下となるようなものが挙げられる。例えば、インク成分に対して非吸収性又は低吸収性の被記録媒体として、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン(PP)、及び塩化ビニル(塩ビ)が挙げられる。また、インク成分に対して吸収性を有する被記録媒体として、各種の紙や布帛などを使用してもよい。また、被記録媒体の被記録面には、各種の表面処理が施されていてもよい。
なお、上記の被記録媒体Sの中でも、インク組成との関係で、当該接触角が30°以下となるものが好ましい。
下記の実施例及び比較例において使用した材料は、以下の通りである。
〔重合性化合物〕
・VEEA(アクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル、日本触媒社(Nippon Shokubai Co., Ltd.)製商品名)
・ビスコート#192(フェノキシエチルアクリレート、大阪有機化学社(OSAKA ORGANIC CHEMICAL INDUSTRY LTD.)製商品名。)
・SR508(ジプロピレングリコールジアクリレート、サートマー社製商品名)
・A−9300(エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、新中村化学工業社製商品名)
〔重合禁止剤〕
・MEPH(p−メトキシフェノール、関東化学社製)
〔レベリング剤〕
・SILWET L−720(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製商品名、HLB9〜12、シリコーンオイル、片末端にポリエーテル基有り、表1及び表2ではL720と略記した。)
・SILWET L−8610(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製商品名、HLB5〜8、シリコーンオイル、両末端にポリエーテル基有り、表1及び表2ではL8610と略記した。)
・BYK−UV3500(BYK社製商品名、HLB11、シリコーンオイル、両末端にポリエーテル基有り、表1及び表2ではUV3500と略記した。)
・FZ2207(東レダウコーニング社製商品名、HLB3、シリコーンオイル、両末端にポリエーテル基有り、表1ではFZ2207と略記した。)
・SILWET L−8600(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製商品名、HLB13〜17、シリコーンオイル、両末端にポリエーテル基有り、表1及び表2ではL8600と略記した。)
・FZ2105(東レダウコーニング社製商品名、HLB11、シリコーンオイル、側鎖にポリエーテル基有り、表1及び表2ではFZ2105と略記した。)
・ダイノール604(エアープロダクツジャパン社製商品名、HLB8、アセチレンジオール)
・FC4432(3M社(3M Company)製商品名、フッ素系界面活性剤)
なお、上記のSILWET L−720は1つの末端に3つのポリエーテルが結合した構造をとっていることから、片末端ポリエーテル変性シリコーンオイルである。上記のFZ2207は、(AB)n型のポリエーテル変性シリコーンオイルであり、両末端ポリエーテル変性シリコーンオイルである。上記のFZ2105は、その変性のタイプが側鎖型である。
〔光重合開始剤〕
・IRGACURE 819(BASF社製商品名、表1では「819」と略記した。)
・DAROCUR TPO(BASF社製商品名、表1では「TPO」と略記した。)
〔蛍光増白剤〕
・Hostalux KCB(クラリアント・ジャパン社製商品名、固形分100%)
下記表1、表2に記載された成分を、各表に記載の組成(単位:質量%)となるように混合し、これを高速水冷式撹拌機により撹拌することにより、クリアインクである各紫外線硬化型インクを得た。なお、表1、表2の空白部分は無添加を意味する。
(1.インクの溶解性)
上記の紫外線硬化型インク組成物の濁り具合を目視で判定した。評価基準は下記のとおりである。評価結果を表3に示す。
A:インク組成の成分が完全に溶解した(透明になった)。
B:開始剤や重合禁止剤などが溶解し難く、溶解に長時間を要した。
C:レベリング剤が完全に相溶せず分離が見られた。
1ドット(1画素)に対するインク量を7ngとして上記のラインパターン画像(硬化膜)を形成した、被記録媒体はPET50A(リンテック社製)を用いた。得られた線の幅を測定した。評価基準は下記のとおりである。線幅が大きいほどインクの充填性に優れるが、評価基準のうちB以上が好ましい。評価結果を表3に示す。
A:70μm以上。
B:65μm以上70μm未満。
C:60μm以上65μm未満。
D:60μm未満。
インクジェットプリンターを用いて、解像度720dpi×720dpi、インク組成物の液滴重量10ngの条件で、PETフィルムに対してベタパターン画像とする印刷を48時間連続で行った。このときのドット抜け、飛行曲がり、インクの飛散の発生を目視により観察した。評価基準は下記のとおりである。発生回数が少ないほど吐出安定性に優れているが、評価基準のうちB以上が好ましい。評価結果を表3に示す。
A:ドット抜け、飛行曲がり、又はインクの飛散の発生が50回未満であった。
B:ドット抜け、飛行曲がり、又はインクの飛散の発生が50回以上75回未満であった。
C:ドット抜け、飛行曲がり、又はインクの飛散の発生が75回以上100回未満であった。
D:ドット抜け、飛行曲がり、又はインクの飛散の発生が100回以上であった。
被記録媒体(#125−E20、東レ社製)に、膜厚5μmとなるよう、解像度720dpi×720dpiのベタパターン画像を作成した。ベタパターン画像の硬化工程において、ジョンソン綿棒(ジョンソンエンドジョンソン社製)で100gの荷重を加えてパターンを擦って擦過痕がつかなくなる時点での積算光量(照射エネルギー量)を測定した。積算光量は、積算光量計UM−10及び受光部UM−40(コニカミノルタセンシング社(Konica Minolta Holdings, Inc.)製商品名)によって、照度×照射時間により求めた。
評価基準は下記のとおりである。積算光量が少ないほど硬化性に優れているが、C以上が好ましい。評価結果を表3に示す。
A:積算光量が200mJ/cm2以下。
B:積算光量が200mJ/cm2超300mJ/cm2以下。
C:積算光量が300mJ/cm2超400mJ/cm2以下。
D:積算光量が400mJ/cm2超。
上記のベタパターン画像(硬化膜)の膜厚を10μmとなるようにした点以外は、薄膜硬化性評価と同じ方法と評価基準にて硬化性評価を行った。
Claims (7)
- 紫外線硬化型インクであって、
下記一般式(I):
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表されるモノマーAと、
該インクの総質量に対して5質量%以上50質量%以下の、下記一般式(II):
CH2=CR4−COOR5−O−R6 ・・・(II)
(式中、R4は水素原子又はメチル基であり、R5は炭素数1〜5の2価の有機残基であり、R6はフェニル基であって、該フェニル基の水素の1個以上が独立してアルキル基又はアルコキシ基によって置換されていてもよい。)
で表される化合物と、
HLB値が5〜12の範囲であるポリエーテル変性シリコーンと、光重合開始剤と、を含有する、紫外線硬化型インク。 - 前記モノマーAの含有量が、該インクの総質量に対して5質量%以上70質量%以下である、請求項1に記載の紫外線硬化型インク。
- 前記モノマーAがアクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチルである、請求項1又は2に記載の紫外線硬化型インク。
- 前記ポリエーテル変性シリコーンの含有量は、該インクの総質量に対して0.05質量%以上5質量%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インク。
- 前記ポリエーテル変性シリコーンは、シリコーンの片末端又は両末端にポリエーテル基が導入されたものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インク。
- 前記光重合開始剤は、該インクの総質量に対して8質量%以上のアシルフォスフィンオキサイド系化合物を含有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の紫外線硬化型インク。
- 紫外線硬化型インクの記録方法であって、
下記一般式(I):
CH2=CR1−COOR2−O−CH=CH−R3 ・・・(I)
(式中、R1は水素原子又はメチル基であり、R2は炭素数2〜20の2価の有機残基であり、R3は水素原子又は炭素数1〜11の1価の有機残基である。)
で表されるモノマーAと、
該インクの総質量に対して5質量%以上50質量%以下の、下記一般式(II):
CH2=CR4−COOR5−O−R6 ・・・(II)
(式中、R4は水素原子又はメチル基であり、R5は炭素数1〜5の2価の有機残基であり、R6はフェニル基であって、該フェニル基の水素の1個以上が独立してアルキル基又はアルコキシ基によって置換されていてもよい。)
で表される化合物と、
HLB値が5〜12の範囲であるポリエーテル変性シリコーンと、光重合開始剤と、を含有する紫外線硬化型インクを、被記録媒体に塗布し、塗布した前記紫外線硬化型インクに対して紫外線の照射により前記紫外線硬化型インクを硬化させて、前記被記録媒体上に膜厚5μm以下の硬化膜を形成することを含む、紫外線硬化型インクの記録方法。
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